三种基桩检测方法的综合应用探讨

2015-04-17刘正健

福建交通科技 2015年2期

■刘正健

(厦门合诚工程检测有限公司，厦门 361000)

1 引言

桥梁基桩作为桥梁受力基础，其质量好坏直接关系到桥梁的安全性和耐久性，有时一根严重缺陷桩，就能毁坏一座投资几个亿的桥。桥梁基桩作为地下隐蔽分项工程，成桩过程容易出现质量问题，虽然行业主管部门和相关检测标准对桩基检测人员检测资格、检测方法和检测单位资质做了严格的要求，但依然存在大量基桩质量问题或基桩完整性类别被误判。

交通工程上中常用超声波、低应变和取芯三种测试方法来检测基桩质量，基桩检测人员因用此三种方法做出错误结果判断的主要原因有二点：第一点是在采集数据或分析数据时出现偏差；第二点是采集数据和分析数据均正确，但得出的检测结论依然有偏差。在《公路工程基桩动测技术规程》 (JTG/T F81-01-2004)中3.1.2条明确规定“为保证检测结论的可靠性，可根据不同被测对象和检测要求，选用多种测试方法进行综合分析判断”。检测人员会做出错误结果判断的原因第一点主要是检测人员能力不足引起，第二点是检测人员没有认识到三种测试方法均存在局限性，没有根据不同被测对象和检测要求，选用多种测试方法进行综合分析判断，而是草率的根据其中一种测试方法就得出结论。

2 三种测试方法的优缺点分析

2.1 超声波法测桩优缺点分析

超声波法的优点：

(1)适用于桩径不小于800mm 的混凝土灌注桩，不受桩长限制。

(2)能够通过增加声测管的数量和控制测点间距，来获取更多检测数据，有利于较准确定位出缺陷大小和位置。

(3)可直接测出桩长。

超声波法的缺点：

(1)无法测试持力层情况。

(2)如声测管未埋入桩底沉渣中，无法测出沉渣。

(3)要事先埋2 根以上声测管，检测成本较高，且易受声测管堵塞影响检测。

(4)只能测出声测管间混凝土质量情况。

(5)不适用于无声测管的预制桩。

2.2 低应变法测桩优缺点分析

低应变法优点∶

(1)检测成本低，检测速度快。适用于灌注桩和预制桩。

(2)可用于判断端承桩桩端嵌固情况。

低应变法缺点∶

(1)桩长是通过人工在波形上定位桩底位置后，用波速和时间推算出来的，存在一定的误差。特别是当桩底入岩较深，桩底反向波提前出现或桩底持力层阻抗与混凝土接近时，无明显桩底信号，桩长确定更易受人为影响。

(2)超过有效检测长度范围的超长桩，其测试信号不能明确反映桩身下部和桩端情况。

(3)桩身完整性的判断易受桩身桩径变化的影响或桩身周围土层的影响，容易出现变化复杂的波形，影响桩身缺陷判断。

(4)当某些缺陷在桩身上是渐变的，会导致同向缺陷波显示不明显。低应变法用于测量直径不小于2000mm 大直径灌注桩，很多缺陷会测不出来。

2.3 取芯法测桩优缺点分析

取芯法优点：

(1)能够直接验证施工记录桩长是否准确。

(2)直接验证桩底沉渣情况。

(3)直接验证桩端持力层的岩土性状(强度)和厚度是否符合要求。

(4)直接验证桩身混凝土强度情况。

(5)直观的验证所取部位桩身混凝土质量情况。取芯法缺点：

(1)对桩身有一定的破坏性。

(2)取芯成本高，时间较长，不适用于大范围检测。

(3)仅能验证所取部位混凝土质量情况。

(4)当桩身缺陷为一定程度缩径时，受取芯不能太接近钢筋笼限制，无法验证到缺陷。

通过以上分析，以上三种检测方法都有各自的优点和不足，检测人员如果没有根据不同被测对象和检测要求，运用其中一种测试方法，必然造成检测结论不准确。但在如何“根据不同被测对象和检测要求，选用多种测试方法进行综合分析判断”这一点要求上，各种国家标准和行业标准规范上目前还没有明确的规定和说明。

3 不同桩型的合理测试方法

根据笔者多年基桩检测经验并结合闽交质监[2011]256 号《福建省交通质监局关于印发福建省交通建设工程基桩完整性检测管理办法(试行)的通知》，综合应用三种检测方法更能保证基桩检测结论的准确。

对于桩径小于800mm(主要是预制桩或CFG 桩)的测试方法为低应变+取芯法(无损检测数据异常或按规定频率取芯)验证。

对于桩径大等于800mm 且小于2000mm，桩长小于30m 的灌注型摩擦桩，测试方法为选用低应变或超声波检测+取芯法(无损检测异常或按规定频率取芯)验证。对于重要的工程，建议尽量用超声波法，特别是有人工挖孔桩时，桩径可能变化大，超声波检测效果明显好于低应变法。厦门地区就要求所有桥桩要用超声波法。

对于桩径大等于800mm 且小于2000mm，桩长小于30m 的灌注型端承桩，测试方法为选用低应变或超声波检测法+取芯法(无损检测数据异常或按规定频率取芯)验证。对于重要的工程，建议也尽量用超声波法。但当用超声波法检测时，一定要再结合低应变法确定持力层桩端嵌固情况，因为超声波法无法检测出持力层桩端嵌固情况，容易造成误判。目前桥梁基桩主要质量问题排第一位的就是桩底入岩不符合规定。

对于桩径大等于2000mm，桩长小于30m 的灌注型摩擦桩，测试方法为超声波法+取芯法(无损检测数据异常或按规定频率取芯)验证。大量实践证明，低应变相对于超大直径桩，检测桩身完整性效果较不理想，也不容易确定缺陷具体位置。

对于桩径大等于2000mm，桩长小于30m 的灌注型端承桩，测试方法为超声波法+低应变法+取芯法(无损检测异常或按规定频率取芯)验证。用超声波检测桩身完整性，低应变验证持力层桩端嵌固情况，当桩所检波形异常时，用取芯法进行验证。

对于桩径大等于800mm，桩长大于30m 灌注型摩擦桩或端承桩，测试方法为超声波法+取芯法(无损检测异常或按规定频率取芯)验证。对于桩长大于30m 的桩，相对于低应变检测，就属于超过有效检测长度范围的超长桩，其测试信号就有可能不能明确反映桩身下部和桩端情况。所以当这部分桩是属于端承桩或嵌岩桩时，根据地质情况和现场施工情况，可适当加大取芯频率，来验证桩底情况，保证工程安全。当以上取芯仅是验证桩底或持力层情况，正常取一个孔就够了，以减少检测费用。

4 三种测试方法的综合运用

当用超声波检测到桩身波形异常时，可用平测、斜测和扇形测来确定缺陷的位置，但当是轻微缩径引起的超声波异常(只缩到超过超声位置)。这种波形往往看起来很严重，但取芯又取不到(因缺陷在钢筋笼周围)，检测人员容易误认为取芯没取到缺陷是因为取芯位置不对导致的。这时只要结合小应变检测，根据检测波在缺陷位置同向是否明显就可判断缩径严重程度。

当用低应变检法测到波形异常时，可先根据在不同方向上所检测的低应变波形来判初步判断出缺陷在那个方向，进行取芯验证。当取芯无法取到缺陷时，可用两个及其以上取芯孔加水后做成超声波检测管，再用超声波法进一步确定缺陷所处的位置和大小。

当声测管堵塞时，可用取芯法和低应变检测进行检测。当桩径太大或桩太长时，不适合用低应变法，可取芯几个孔做声测管进行超声波检测。虽然取芯也能用于测量桩身完整性，但毕竟只代表所取部位的混凝土，有一定的局限性。

取芯作为无损检测的一种验证方法，取芯前要求检测人员不仅要指出桩身缺陷竖向位置，还要尽可能准确的指出缺陷在桩身的平面位置。如果取芯位置明显偏离缺陷位置，取芯不仅不能验证无损检测结果，反而误导检测结果。